專利名稱：一種高硅的雙相不銹鋼及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高硅高性能雙相不銹鋼及其制備方法，屬鋼鐵合金材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展和人民生活水平的提高，不銹鋼的表觀消費(fèi)量急劇增長(zhǎng)。不銹鋼的主要合金成分是鎳、鉻和鑰等，其中鎳和鑰為較昂貴的金屬，LME-Ni和60鑰鐵每噸價(jià)格(含稅)基本都在十幾萬(wàn)以上波動(dòng)，高位達(dá)40余萬(wàn) 每噸。我國(guó)是一個(gè)缺鎳、少鑰、貧鉻且不銹鋼廢鋼資源匱乏的國(guó)家，不銹鋼產(chǎn)量的快速提升，原料如鎳、鉻和鑰資源的供給已成為突出的問(wèn)題。尤其自2004年以來(lái)，由于不銹鋼價(jià)格受鎳價(jià)和鑰價(jià)等的持續(xù)高走和波動(dòng)，已對(duì)不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)和市場(chǎng)產(chǎn)生了巨大的沖擊，為了降低成本和減少原材料價(jià)格波動(dòng)對(duì)不銹鋼市場(chǎng)的影響，迫使不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)和下游用戶轉(zhuǎn)向含鎳鑰低或不含鎳鑰的經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼或鐵素體不銹鋼新產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)。隨著AOD、VOD精煉工藝的發(fā)展，尤其是AOD爐中能夠控制氮的加入，也促進(jìn)了含氮雙相不銹鋼的開(kāi)發(fā)，如2205鋼其氮含量在
0.15%左右。氮的加入不僅提高了鋼的耐局部腐蝕性能，而且解決了不銹鋼的焊接問(wèn)題，使雙相不銹鋼成為一種可焊接的結(jié)構(gòu)材料，大大拓展了雙相不銹鋼的應(yīng)用范圍。雙相不銹鋼由奧氏體和鐵素體組成，雙相不銹鋼的主要成分是鉻、鎳、鑰；為了降低成本，降低鋼中鎳的含量，可采用添加氮等合金元素；降低鋼中的鉻含量，可以添加硅等合金元素。因此，近年來(lái)經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼得到了較快的發(fā)展，本發(fā)明正是在這樣背景下，經(jīng)過(guò)科研人員的設(shè)計(jì)和反復(fù)試驗(yàn)，發(fā)明了一種含硅氮的經(jīng)濟(jì)型高性能雙相不銹鋼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低成本且具有良好力學(xué)與耐腐蝕性能的高硅經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼合金材料。本發(fā)明的含氮高硅經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼，其特征在于具有如下的成分及質(zhì)量百分比
0〈C ( O. 06%, Mn (1. 0%, P 彡 O. 03%, S 彡 O. 03%, Cr 18. 0-22. 0%, Ni 3. 6-8. 0%, Si
1.6-4. 5%, Cu 0. 5-2. 0%, N 0. 1-0. 3%, Ce 或 Y 0. 01-0. 2%，余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。上述合金中還含有Mo、W中的至少一種，其含量為O. 5-2. 5%。本發(fā)明含氮高硅經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼合金材料的制備方法，其特征在于采用傳統(tǒng)常規(guī)的熔煉工藝方法，在澆鑄前將稀土中間合金投入，即事先制備好需用的中間合金；中間合金由鐵和稀土金屬組成，選用Fe-Ce或Fe-Y中間合金；兩者的組成分別為=Fe-Ce中間合金中Ce的質(zhì)量百分含量為23. 5% ；Fe-Y中間合金中Y的質(zhì)量百分含量為15% ;經(jīng)綜合配料熔制后，澆注成型，最終制得含氮含硅經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼合金材料。該成分范圍內(nèi)的鋼在850 1250°C范圍均為雙相區(qū)，奧氏體含量約在40 60%變化，經(jīng)一定固溶處理，室溫的拉伸斷裂強(qiáng)度在700 IlOOMpa范圍，屈服強(qiáng)度在450 700Mpa范圍，斷裂延伸率大于30%。
本發(fā)明的機(jī)理如下所述
根據(jù)氮可以擴(kuò)大奧氏體區(qū)的原理，大量實(shí)驗(yàn)研究發(fā)展，添加適量的氮可以替代部分鎳達(dá)到穩(wěn)定奧氏體相目的，從而降低貴重鎳的用量，同時(shí)氮也能提高耐蝕性；硅作為強(qiáng)烈的鐵素體形成元素，可以代替金屬鉻，增加該發(fā)明的雙相不銹鋼的耐蝕和抗氧化性，同時(shí)在該發(fā)明中對(duì)于調(diào)整兩相比例有著重要的作用。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將本發(fā)明的具體實(shí)施例敘述于后。實(shí)施例1 本實(shí)施例中，采用雙相不銹鋼的成分及質(zhì)量百分比如下
Cr19.8%
Ni4. 7%
Cu0.8%
Si2. 3%
NO. 16%
MnO. 5%
C0.026%
稀土 CeO. 10%
S0.005%
P0.011%
Fe余量
采用傳統(tǒng)常規(guī)的熔煉工藝方法，在澆鑄前將事先制備好的稀土中間合金投入。經(jīng)綜合計(jì)量計(jì)算和配料熔制后，澆注成型，最終制得含氮硅的經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼合金材料。鑄態(tài)經(jīng)熱鍛和固溶處理后，其室溫拉伸斷裂強(qiáng)度大于750MPa，屈服強(qiáng)度大于500MPa，斷裂延伸率大于30%。實(shí)施例2
本實(shí)施例中，采用雙相不銹鋼的成分及重量百分比如下
Cr20.1%
Ni5.9%
Cu1.4%
Si3. 5%
MnO. 5%
NO. 14%
C0.025%
稀土 CeO. 10%
S0.004%
P0.010%
Fe余量
采用傳統(tǒng)常規(guī)的熔煉工藝方法，在澆鑄前將事先制備好的稀土中間合金投入。經(jīng)綜合計(jì)量計(jì)算和配料熔制后，澆注成型，最終制得含氮硅的經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼合金材料。鑄態(tài)經(jīng)熱鍛和固溶處理后，其室溫拉伸斷裂強(qiáng)度大于750MPa，屈服強(qiáng)度大于550MPa，斷裂延伸率大于30%。實(shí)施例3
本實(shí)施例中，采用雙相不銹鋼的成分及重量百分比如下
Cr21. 2%
Ni7. 5% Si4. 1%
Cu1.80%
Mn0.6%
NO. 15%
C0.027%
Mo1.0%
稀土 CeO. 10%
S0.004%
P0.010%
Fe余量
采用傳統(tǒng)常規(guī)的熔煉工藝方法，在澆鑄前將事先制備好的稀土中間合金投入。經(jīng)綜合計(jì)量計(jì)算和配料熔制后，澆注成型，最終制得含氮硅的經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼合金材料。鑄態(tài)經(jīng)熱鍛和固溶處理后，其室溫拉伸斷裂強(qiáng)度約為800MPa，屈服強(qiáng)度大于500MPa，斷裂延伸率大于30%。該類含硅氮的經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼材料具有優(yōu)異的熱加工性，同時(shí)其抗蝕能力與奧氏體316系列大致相當(dāng)，而力學(xué)性能遠(yuǎn)高于奧氏體316，可以用作汽車、一般器械工程等方面，是替換316系列的最佳候選材料,而其原材料成本只有奧氏體316的近一半，因此可以大幅度降低原材料成本和減少材料用量，這對(duì)可持續(xù)發(fā)展資源節(jié)約型社會(huì)具有重要意義。另外，該材料在900 1300°C內(nèi)具有較好的熱加工性，同時(shí)具有優(yōu)異的冷加工性能。
權(quán)利要求
1.一種高硅的雙相不銹鋼，其特征在于具有如下的成分及質(zhì)量百分比0〈c ( O. 06%,Mn (1. 0%, P ≤O. 03%, S ≤O. 03%, Cr 18. 0-22. 0%, Ni 3. 6-8. 0%, Si 1. 6-4. 5%, Cu O.5-2. 0%, N 0. 1-0. 3%, Ce 或 Y 0. 01-0. 2%，余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高硅雙相不銹鋼，其特征在于該雙相不銹鋼中以質(zhì)量百分比計(jì)，還含有Mo、W中的至少一種，其含量為O. 5-2. 5%。
3.—種高硅的雙相不銹鋼的制備方法，其特征在于采用常規(guī)的熔煉工藝方法，在澆鑄前將稀土中間合金投入，稀土中間合金選用Fe-Ce或Fe-Y中間合金；兩者的組成分別為Fe-Ce中間合金中Ce的質(zhì)量百分含量為23. 5%，F(xiàn)e-Y中間合金中Y的質(zhì)量百分含量為15% ；經(jīng)配料熔制后，澆注成型，再經(jīng)熱鍛和固溶處理，最終制得高硅的雙相不銹鋼。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高硅的雙相不銹鋼及其制備方法，屬鋼鐵合金材料技術(shù)領(lǐng)域。該含氮含硅雙相不銹鋼的成分及質(zhì)量百分比0<C≤0.06，Mn≤1.0，P≤0.03，S≤0.03，Cr18.0~22.0，Ni3.0~8.0，Si1.6-4.5，Cu0.5-2.0，N0.1-0.3，Ce或Y0.01-0.2，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。采用傳統(tǒng)常規(guī)的熔煉工藝方法，在澆鑄前將稀土中間合金投入，即事先制備好Fe-Ce中間合金或Fe-Y中間合金；經(jīng)綜合配料熔制后，澆注成型，再經(jīng)熱鍛和固溶處理，最終制得含氮含硅高性能雙相不銹鋼，該含硅雙相不銹鋼低成本且具有良好力學(xué)與耐腐蝕性能。
文檔編號(hào)C22C33/06GK103014525SQ201210523910
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者肖學(xué)山, 冉慶選, 姚婧婧, 李鈞, 劉樂(lè), 柳剛, 林根文, 余海峰, 江來(lái)珠 申請(qǐng)人:上海大學(xué)